Changer les infrastructures pour un climat changeant

Alors que le changement climatique commence à s'abattre sur la planète, l'infrastructure de notre société va devoir subir de sérieux changements. L'infrastructure comprend des choses comme nos méthodes de transport, l'approvisionnement en électricité et en eau, et les systèmes d'égouts et de déchets. Le problème avec le changement climatique, cependant, c'est qu'il n'affectera pas un seul endroit de la même manière. Cela signifie qu'il y aura beaucoup de styles différents pour faire face à des problèmes tels que la sécheresse, l'élévation du niveau de la mer, les inondations, les tornades, la chaleur ou le froid extrême et les tempêtes.

Tout au long de cet article, je donnerai un aperçu général des différentes stratégies pour notre future infrastructure résistante au climat. Cependant, gardez à l'esprit que chaque lieu devra faire ses propres études spécifiques au site pour trouver les meilleures solutions à ses besoins.

Transports

Routes. Ils sont coûteux à entretenir tels quels, mais avec les dommages supplémentaires causés par les inondations, les précipitations, la chaleur et le gel, l'entretien des routes va devenir beaucoup plus coûteux. Les routes pavées où les précipitations et les inondations sont un problème auront du mal à gérer toute l'eau supplémentaire. Le problème avec les matériaux que nous avons maintenant est que, contrairement aux paysages naturels, ils n'absorbent pratiquement pas d'eau. Ensuite, nous avons toute cette eau supplémentaire qui ne sait pas où aller, inondant finalement les rues et les villes. Les précipitations supplémentaires endommageront également les marquages ​​​​routiers sur les routes pavées et provoqueront plus d'érosion sur les routes non pavées. La Rapports de l'EPA que ce problème serait particulièrement dramatique aux États-Unis dans la région des Grands Avions, nécessitant potentiellement jusqu'à 3.5 milliards de dollars de réparations d'ici 2100.

Dans les endroits où la chaleur extrême est plus préoccupante, les températures élevées feront craquer les routes pavées plus souvent et nécessiteront plus d'entretien. Les trottoirs absorbent également plus de chaleur, transformant les villes en ces points de chaleur super intenses et dangereux. Dans cet esprit, les endroits où les températures sont plus chaudes peuvent commencer à utiliser des formes de "pavé cool. »

Si nous continuons à émettre autant de gaz à effet de serre que nous le faisons actuellement, l'EPA prévoit que d'ici 2100, les coûts d'adaptation des routes aux États-Unis pourraient atteindre jusqu'à 10 milliards de dollars. Cette estimation n'inclut pas non plus les dommages supplémentaires causés par l'élévation du niveau de la mer ou les inondations causées par les tempêtes, elle serait donc probablement encore plus élevée. Cependant, avec plus de réglementation sur les émissions de gaz à effet de serre, ils estiment que nous pourrions éviter 4.2 à 7.4 milliards de dollars de ces dommages.

Ponts et autoroutes. Ces deux formes d'infrastructures auront le plus besoin de changement dans les villes côtières et à faible niveau de la mer. À mesure que les tempêtes deviennent plus intenses, les ponts et les autoroutes risquent de devenir plus vulnérables à la fois au stress que le vent et l'eau supplémentaires leur imposent, ainsi qu'au vieillissement général.

Avec les ponts en particulier, le plus grand danger est ce qu'on appelle parcourir. C'est à ce moment que l'eau en mouvement rapide sous le pont emporte les sédiments qui soutiennent ses fondations. Avec des masses d'eau qui ne cessent de croître à cause de la pluie et de l'élévation du niveau de la mer, l'affouillement ne fera que s'aggraver. Deux moyens actuels que l'EPA suggère pour aider à lutter contre ce problème à l'avenir sont l'ajout de plus de roches et de sédiments pour stabiliser les fondations des ponts et l'ajout de plus de béton pour renforcer les ponts en général.

Transport public. Ensuite, considérons les transports en commun tels que les bus urbains, les métros, les trains et les métros. Avec l'espoir que nous réduirons nos émissions de carbone, beaucoup plus de gens prendront les transports en commun. Dans les villes, il y aura un plus grand nombre d'itinéraires de bus ou de train pour se déplacer, et la quantité globale de bus et de trains augmentera pour faire de la place à un plus grand nombre de personnes. Cependant, l'avenir réserve un certain nombre de possibilités effrayantes pour les transports publics, en particulier les inondations et la chaleur extrême.

Avec les inondations, les tunnels et le transport souterrain pour les chemins de fer vont souffrir. Cela a du sens car les endroits qui seront inondés en premier sont les terrains les plus bas. Ajoutez ensuite les lignes électriques que les moyens de transport comme le métro et les métros utilisent et nous avons un danger public certain. En fait, nous avons déjà commencé à voir ce type d'inondation dans des endroits comme New York City, de l'ouragan Sandy, et la situation ne fait qu'empirer. Commentaires à ces menaces comprennent des changements d'infrastructure tels que la construction de grilles de ventilation surélevées pour réduire les eaux pluviales, la construction de dispositifs de protection comme des murs de soutènement et, à certains endroits, le déplacement de certaines de nos infrastructures de transport vers des zones moins vulnérables.

En ce qui concerne la chaleur extrême, avez-vous déjà utilisé les transports en commun de la ville aux heures de pointe en été ? Je vais vous donner un indice : ce n'est pas amusant. Même s'il y a l'air conditionné (il n'y en a souvent pas), avec autant de monde entassé comme des sardines, il est difficile de maintenir la température basse. Cette quantité de chaleur peut entraîner de nombreux dangers réels, comme l'épuisement par la chaleur pour les personnes utilisant les transports en commun. Pour atténuer ce problème, les infrastructures devront soit avoir des conditions moins compactes, soit de meilleures formes de climatisation.

Enfin, la chaleur extrême est connue pour causer rails déformés, également connus sous le nom de « nœuds thermiques », le long des voies ferrées. Ceux-ci ralentissent les trains et nécessitent des réparations supplémentaires et plus coûteuses pour le transport.

Transport aérien. L'une des choses les plus importantes à prendre en compte concernant les voyages en avion est que l'ensemble de l'opération dépend relativement de la météo. Pour cette raison, les avions vont devoir devenir plus résistants à la fois à la chaleur intense et aux violentes tempêtes. D'autres considérations sont les pistes d'avion réelles, car beaucoup sont proches du niveau de la mer et vulnérables aux inondations. Les ondes de tempête vont rendre de plus en plus de pistes indisponibles pendant de plus longues périodes. Pour résoudre ce problème, nous pouvons soit commencer à élever les pistes sur des structures plus hautes, soit déplacer plusieurs de nos principaux aéroports. 

Transport maritime. Les ports et les havres vont également connaître des changements supplémentaires en raison de la montée des mers et de l'augmentation des tempêtes sur les côtes. Certaines des structures devront probablement être surélevées ou fortifiées plus juste pour tolérer l'élévation du niveau de la mer.

LIVRAISON

Air conditionné et chauffage. Alors que le changement climatique amène la chaleur à de nouveaux extrêmes, le besoin de climatisation va monter en flèche. Partout dans le monde, en particulier les villes, se réchauffent à des températures mortelles sans climatisation. Selon le Centre pour le climat et de l'énergie Solutions, "la chaleur extrême est la catastrophe naturelle la plus meurtrière aux États-Unis, tuant en moyenne plus de personnes que les ouragans, la foudre, les tornades, les tremblements de terre et les inondations réunis."

Malheureusement, à mesure que cette demande d'énergie augmente, notre capacité à fournir de l'énergie diminue. Étant donné que nos méthodes actuelles de production d'énergie sont l'une des principales sources de changement climatique d'origine humaine, nous nous enlisons dans ce cercle vicieux de la consommation d'énergie. Notre espoir réside dans la recherche de sources plus propres pour répondre à davantage de nos besoins énergétiques.

Barrages. Dans la plupart des endroits, la plus grande menace pour les barrages à l'avenir est l'augmentation des inondations et des ruptures dues aux tempêtes. Alors qu'un manque de débit d'eau dû à la sécheresse peut être un problème dans certains endroits, une étude du Université norvégienne des sciences et de la technologie ont montré que "l'augmentation de la durée de la sécheresse et du volume du déficit [n'affecterait] pas la production d'électricité ni le fonctionnement du réservoir".

D'autre part, l'étude a également montré qu'avec l'augmentation des tempêtes, "la probabilité totale de défaillance hydrologique d'un barrage augmentera dans le climat futur". Cela se produit lorsque les barrages sont surchargés d'eau et débordent ou se brisent.

De plus, dans une conférence sur le 4 octobre discutant de l'élévation du niveau de la mer, le professeur de droit William et Mary, Elisabeth Andrews, montre que ces effets se produisent déjà. Pour la citer, lorsque "l'ouragan Floyd a frappé [Tidewater, VA] en septembre 1999, 13 barrages ont été percés et beaucoup d'autres ont été endommagés, et en conséquence, la loi sur la sécurité des barrages de Virginie a été modifiée". Ainsi, avec l'augmentation des tempêtes, nous allons devoir investir beaucoup plus dans les infrastructures de sécurité des barrages.

Énergie verte. Un gros problème quand on parle de changement climatique et d'énergie est notre utilisation des combustibles fossiles. Tant que nous continuerons à brûler des combustibles fossiles, nous continuerons à aggraver le changement climatique.

Dans cette optique, les sources d'énergie propres et durables vont devenir essentielles. Celles-ci comprendront l'utilisation Vent, solaireet géothermique sources d'énergie, ainsi que de nouveaux concepts pour rendre le captage d'énergie plus efficace et accessible, comme le Arbre vert SolarBotanic qui récolte à la fois l'énergie éolienne et solaire.

Construction

Règlement de construction. Les changements climatiques et du niveau de la mer vont nous pousser à avoir des bâtiments mieux adaptés. Que nous obtenions ou non ces améliorations nécessaires à titre de prévention ou de réaction est discutable, mais cela devra éventuellement se produire. 

Dans les endroits où les inondations sont le problème, il y aura plus d'exigences pour une infrastructure surélevée et une résistance aux inondations. Cela comprendra toute nouvelle construction à l'avenir, ainsi que l'entretien de nos bâtiments actuels, pour s'assurer que les deux sont résistants aux inondations. Les inondations sont l'une des les catastrophes les plus coûteuses après les tremblements de terre, il est donc crucial de s'assurer que les bâtiments ont des fondations solides et qu'ils sont élevés au-dessus de la ligne de crue. En fait, l'augmentation des inondations peut rendre certains endroits totalement interdits à la construction. 

Quant aux endroits qui manquent d'eau, les bâtiments devront devenir beaucoup plus économes en eau. Cela signifie des changements tels que des toilettes, des douches et des robinets à faible débit. Dans certaines régions, il faudra peut-être même dire adieu aux bains. Je sais. Cela me bouleverse aussi.

De plus, les bâtiments auront besoin d'une meilleure isolation et d'une meilleure architecture pour favoriser un chauffage et un refroidissement efficaces. Comme indiqué précédemment, la climatisation devient de plus en plus nécessaire dans de nombreux endroits, donc s'assurer que les bâtiments contribuent à atténuer une partie de cette demande sera d'une grande aide.

Enfin, une innovation qui commence à arriver dans les villes toits verts. Cela signifie avoir des jardins, de l'herbe ou une forme quelconque de plantes sur les toits des bâtiments. Vous pourriez vous demander quel est l'intérêt des jardins sur les toits et être surpris de savoir qu'ils présentent en fait d'énormes avantages, notamment l'isolation de la température et du son, l'absorption de la pluie, l'amélioration de la qualité de l'air, la réduction des «îlots de chaleur», l'ajout à la biodiversité et le fait d'être généralement joli. Ces toits verts améliorent tellement l'environnement des centres-villes que les villes commenceront à exiger soit eux, soit des panneaux solaires pour chaque nouveau bâtiment. San Francisco a déjà fait ça!

Plages et côtes. La construction côtière devient de moins en moins pratique. Bien que tout le monde aime une propriété en bord de mer, avec la montée du niveau de la mer, ces lieux seront malheureusement les premiers à se retrouver sous l'eau. Peut-être que la seule chose positive à ce sujet serait pour les personnes un peu plus à l'intérieur des terres, car elles pourraient bientôt être beaucoup plus proches de la plage. Cependant, la construction près de l'océan va devoir s'arrêter, car aucun de ces bâtiments ne sera durable avec l'augmentation des tempêtes et des marées montantes.

Digues. En ce qui concerne les digues, elles vont continuer à devenir plus courantes et surutilisées dans notre tentative de faire face au changement climatique. Un article de Scientific American prédit que "chaque pays du monde construira des murs pour se défendre contre la montée des mers d'ici 90 ans, car le coût des inondations sera plus élevé que le prix des projets de protection". Ce que je ne savais pas avant de faire des recherches supplémentaires, c'est que cette forme de prévention des marées montantes fait beaucoup dommages à l'environnement côtier. Ils ont tendance à aggraver l'érosion côtière et à perturber les formes naturelles d'adaptation de la côte.

Une alternative que nous pourrions commencer à voir sur les côtes est quelque chose qui s'appelle « rives vivantes ». Ceux-ci sont "structures basées sur la nature", tels que les marais, les dunes de sable, les mangroves ou les récifs coralliens qui font toutes les mêmes choses que les digues, mais offrent également un habitat aux oiseaux marins et autres créatures. Avec un peu de chance dans les réglementations de construction, ces versions vertes des digues pourraient devenir un acteur de protection de premier plan, en particulier dans les zones côtières abritées telles que les systèmes fluviaux, la baie de Chesapeake et les Grands Lacs.

Canaux d'eau et infrastructures vertes

Ayant grandi en Californie, la sécheresse a toujours été un sujet de conversation constant. Malheureusement, c'est un problème qui ne s'améliore pas avec le changement climatique. Une solution qui revient sans cesse dans le débat est l'infrastructure qui transfère l'eau d'autres endroits, comme Seattle ou Alaska. Pourtant, un examen plus approfondi montre que ce n'est pas pratique. Au lieu de cela, une forme différente d'infrastructure d'économie d'eau est appelée «infrastructure verte». Cela signifie utiliser des structures telles que des barils de pluie pour essentiellement récolter l'eau de pluie et l'utiliser pour des choses comme la chasse d'eau des toilettes et l'arrosage des jardins ou de l'agriculture. En utilisant ces techniques, une étude a estimé que la Californie pourrait économiser 4.5 billions de gallons d'eau.

Un autre aspect de l'infrastructure verte intègre la recharge des eaux souterraines en ayant plus de zones urbaines qui absorbent l'eau. Cela comprend des trottoirs plus perméables, des jardins d'eau de pluie spécialement conçus pour absorber de l'eau supplémentaire et simplement avoir plus d'espace pour les plantes autour de la ville afin que l'eau de pluie puisse s'infiltrer dans les eaux souterraines. L'analyse mentionnée précédemment a estimé que la valeur de cette recharge des eaux souterraines dans certaines zones serait plus de $ 50 millions.

Eaux usées et déchets

Eaux usées. J'ai gardé le meilleur sujet pour la fin, évidemment. Le changement le plus important apporté aux infrastructures d'assainissement à la suite du changement climatique sera de rendre les stations d'épuration plus efficaces et l'ensemble du système plus tolérant aux inondations. Dans les endroits inondés, le problème actuel est que les systèmes d'égouts ne sont pas conçus pour absorber beaucoup d'eau. Cela signifie que lorsqu'une inondation se produit, soit les eaux usées sont dirigées directement dans les ruisseaux ou les rivières à proximité, soit les eaux de crue s'infiltrent dans les conduites d'égout et nous obtenons quelque chose appelé "débordement d'égout sanitaire.” Le nom est explicite, mais c'est essentiellement lorsque les égouts débordent et répandent des eaux usées concentrées et brutes dans l'environnement environnant. Vous pouvez probablement imaginer les problèmes derrière cela. Si ce n'est pas le cas, pensez à beaucoup de contamination de l'eau et aux maladies qui en résultent. Les futures infrastructures devront trouver de nouvelles façons de gérer les débordements et surveiller de plus près leur maintenance.

D'un autre côté, dans les endroits où sévit la sécheresse, plusieurs autres concepts circulent concernant le système d'égouts. On utilise moins d'eau dans le système entièrement, pour utiliser cette eau supplémentaire pour d'autres besoins. Cependant, nous devons alors nous soucier de la concentration des eaux usées, de la manière dont nous pouvons les traiter avec succès et des dommages causés par ces eaux usées concentrées sur l'infrastructure. Un autre concept avec lequel nous pourrions commencer à jouer sera la réutilisation de l'eau après traitement, ce qui rendra la qualité de cette eau filtrée encore plus importante.

Eaux pluviales. J'ai déjà beaucoup parlé des problèmes liés aux eaux pluviales et aux inondations, alors je vais essayer de ne pas trop me répéter. Dans une conférence sur «Restaurer la baie de Chesapeake d'ici 2025 : sommes-nous sur la bonne voie ?», l'avocat principal de la Chesapeake Bay Foundation, Peggy Sanner, a soulevé la question de la pollution par le ruissellement des eaux pluviales, affirmant qu'il s'agit de "l'un des plus grands secteurs de pollution". Sanner explique qu'une grande solution pour la pollution des eaux pluviales va de pair avec la façon dont nous pouvons réduire les inondations ; c'est-à-dire avoir plus de terres qui peuvent absorber de l'eau. Elle dit: "Une fois infiltré dans le sol, ce ruissellement ralentit, se refroidit et se nettoie, puis pénètre souvent dans la voie navigable par les eaux souterraines." Cependant, elle admet que la mise en place de ces nouvelles formes d'infrastructures est généralement très coûteuse et prend beaucoup de temps. Cela signifie que si nous avons de la chance, nous en verrons peut-être davantage dans les 15 à 25 prochaines années.

Gaspillage. Enfin, nous avons vos déchets généraux. Le plus grand changement avec cette partie de la société sera, espérons-le, de le réduire. Lorsque nous examinons les statistiques, les installations de déchets telles que les décharges, les incinérateurs, les composts et même le recyclage à elles seules provoquent jusqu'à cinq pour cent des émissions de gaz à effet de serre aux États-Unis. Cela peut ne pas sembler beaucoup, mais une fois que vous le combinez avec la façon dont tout ce matériel s'est retrouvé à la poubelle (production, transport et recyclage), cela équivaut à environ 42 % des émissions de gaz à effet de serre des États-Unis.

Avec un impact aussi important, il est impossible que nous puissions maintenir cette quantité de déchets sans aggraver le changement climatique. Même en resserrant notre vision et en examinant uniquement les effets sur l'infrastructure, cela semble déjà assez grave. Espérons qu'en mettant en place une multitude de solutions et de pratiques susmentionnées, l'humanité pourra commencer à avoir un impact différent : un pour le mieux.